(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳｉＣ結晶中へのＭ（ＧｅまたはＳｎ）を容易に取り込んでＳｉ1-xＭxＣ混晶の組成制御を容易にし、結晶欠陥が少なく良質で所望組成からなるＳｉ1-xＭxＣ混晶の製造方法を提供する。【解決手段】Ｓｉ源ガスおよびＧｅ源ガス（もしくはＳｎ源ガス）の供給を、Ｓｉ源ガスの分圧ｐSiとＧｅ源ガスの分圧ｐGe（もしくはＳｎ源ガスの分圧ｐSn）との比が大きくなる条件１と小さくなる条件２とを一定間隔で交互に繰り返して行なう。【選択図】図３
2007066982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ源ガスとＳｉ源ガスとＭ（ＧｅまたはＳｎ）源ガスとを基板表面に供給してＳｉ1-xＭxＣ混晶を形成する炭化珪素系混晶の製造方法であって、
前記Ｓｉ源ガスの分圧ｐSiと前記Ｍ源ガスの分圧ｐMとの比率が大きい条件と小さい条件とを交互に切り替えて、前記Ｓｉ源ガスおよび前記Ｍ源ガスの供給を行なうことを特徴とする炭化珪素系混晶の製造方法。
【請求項２】
前記供給は、前記小さい条件がｐSi／ｐM＜１を満たす期間を含むように行なう請求項１に記載の炭化珪素系混晶の製造方法。
【請求項３】
前記Ｍ源ガスが、有機金属化合物を含むガスである請求項１又は２に記載の炭化珪素系混晶の製造方法。
【請求項４】
前記Ｍ源ガスの分圧ｐMを低くするときには前記Ｃ源ガスの分圧を低く（ゼロを含む）し、前記Ｍ源ガスの分圧ｐMを高くするときには前記Ｃ源ガスの分圧を高くする請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素系混晶の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素系混晶の製造方法に関し、詳しくは、ＳｉＭＣ混晶（Ｍ＝Ｇｅ，Ｓｎ）の作製に好適な炭化珪素系混晶の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板表面にＳｉ源ガスとＣ源ガスとを含む雰囲気中で炭化珪素を気相成長させる方法が知られており、かかる方法を利用した気相成長の際に、Ｃ源ガスの分圧を一定にしてＳｉ源ガスの分圧を高い側と低い側との間を交互に変化させる、あるいはＳｉ源ガスの分圧を一定にしてＣ源ガスの分圧を高い側と低い側との間を交互に変化させることで、結晶欠陥を伴なわずにＳｉＣ結晶を形成し得る技術が知られている。
【０００３】
ところが、上記の技術は炭化珪素に限られるものであり、これまで知らている技術のみでは、炭化珪素系の混晶半導体であるＳｉ1-xＧｅxＣやＳｉ1-xＳｎxＣ等の組成制御を行なうことはできない。
【０００４】
上記に関連して、結晶装置内に複数の原料または原料ガスを所定の時間間隔で交互に導入し、単分子層のエピタキシャル結晶成長を交互に行なう方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）およびアルシン（ＡｓＨ3）の導入／停止を交互に繰り返して行なうことでＧａＡｓを得ることが記載されている。
【特許文献１】特許２９８７３７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳｉＣ結晶中にＳｉに置換してＧｅやＳｎなどの他の金属元素を取り込んで混晶とすることは容易ではなく、上記した方法では、炭化珪素（ＳｉＣ）のＳｉの一部を他の金属Ｍ（ＧｅやＳｎ）に置換してＳｉ1-xＭxＣ混晶を成膜することはできない。すなわち、ＳｉＣ結晶にＧｅまたはＳｎを添加して混晶を作製する場合、ＧｅまたはＳｎは融点が混晶の作製温度より低く蒸気圧が高いために、添加量の制御が容易でなく、また組成比を０．１以上にすることも難しく、容易に組成制御を行なうことは困難である。
【０００６】
多様な半導体デバイスの実現の観点からは、組成の変化によってバンドギャップ、屈折率、格子定数などの制御が可能なことから、炭化珪素系の混晶半導体（Ｓｉ1-xＧｅxＣ、Ｓｉ1-xＳｎxＣなど）は期待されているものの、従来の技術では、未だその製造方法は確立されていないのが現状である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、ＳｉＣ結晶中にＧｅまたはＳｎを容易に取り込んでＳｉ1-xＭxＣ混晶の組成制御が容易に行なえ、結晶欠陥が少なく良質で所望組成からなるＳｉ1-xＭxＣ混晶を得ることができる炭化珪素系混晶の製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、主成分であるＳｉ源ガスとＣ源ガス、並びに添加成分であるＧｅ源ガスまたはＳｎ源ガスのうち少なくとも一種の原料ガスの分圧を所定時間で周期的に変化させることが、ＳｉＣ結晶中にＳｉに置換してＧｅまたはＳｎを取り込むのに有用であるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の炭化珪素系混晶の製造方法は、Ｃ源ガスとＳｉ源ガスとＭ（ＧｅまたはＳｎ）源ガスとを基板表面に供給してＳｉ1-xＭxＣ混晶の例えば薄膜を形成するものであり、具体的には、Ｓｉ源ガスの分圧ｐSiとＭ源ガスの分圧ｐMとの比率が大きい条件と小さい条件とを交互に（好ましくは繰り返し）切り替えて、Ｓｉ源ガスおよびＭ源ガスの供給を行なうようにしたものである。
【００１０】
本発明の炭化珪素系混晶の製造方法においては、Ｇｅ源ガスまたはＳｎ源ガスを供給する際に、Ｓｉ源ガスの供給量との関係で、分圧ｐSiと分圧ｐMとの比率が大きい条件と小さい条件とを交互に切り替えるようにし、製造過程にｐSi／ｐMの比が小さくなる、すなわちＳｉ量に対するＭ量の多い雰囲気となる時間帯を周期的に形成することで、ＳｉＣ結晶へのＧｅまたはＳｎの取り込みを促進することができるので、ＳｉＧｅＣ混晶またはＳｉＳｎＣ混晶を容易にかつ所望の組成に制御して作製することができる。しかも、混晶の成長性のみならず、ＧｅまたはＳｎ含量の少ない若しくは含まないＳｉＣ結晶の成長を損なうこともない。
【００１１】
本発明においては、Ｍ源ガスとして、有機金属化合物のガスを用いることが効果的である。Ｇｅ源ガスまたはＳｎ源ガスのうち、特に有機金属化合物ガスを選択的に用いることで、原料ガスの時点で既にＧｅ−Ｃ結合またはＳｎ−Ｃ結合を有しているので、ＳｉＣ結晶へのＧｅまたはＳｎの取り込みが容易であり、ＳｉＧｅＣ混晶またはＳｉＳｎＣ混晶を容易に作製することができる。
【００１２】
また、Ｍ源ガスを供給する場合、Ｍ源ガスの分圧ｐMを低くするときにはＣ源ガスの分圧を低く（ゼロを含む）し、Ｍ源ガスの分圧ｐMを高くするときにはＣ源ガスの分圧を高くするように制御されるのが有効である。特にＭ源ガスの分圧が高いときに、Ｃ源ガスの分圧を高くすることで、よりＧｅ−Ｃ結合またはＳｎ−Ｃ結合の形成を促進でき，ＳｉＣ結晶へのＧｅまたはＳｎの取り込みをより容易に行なえる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＳｉＣ結晶中にＧｅまたはＳｎを容易に取り込んでＳｉ1-xＭxＣ混晶の組成制御が容易に行なえ、結晶欠陥が少なく良質で所望組成からなるＳｉ1-xＭxＣ混晶を得ることができる炭化珪素系混晶の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の炭化珪素系混晶の製造方法の実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の炭化珪素系混晶の製造方法の第１実施形態を図１〜図２を参照して説明する。本実施形態の炭化珪素系混晶の製造方法は、Ｃ源ガスとＳｉ源ガスとＧｅ源ガスとを、Ｃ源ガスの分圧ｐCを一定とすると共に、Ｓｉ源ガスの分圧ｐSiとＧｅ源ガスの分圧ｐGeの比率ｐSi／ｐGeが大きい条件（条件１）と小さい条件（条件２）とを交互に繰り返して供給するようにしたものである。
【００１６】
本実施形態では、図１に示すＣＶＤ装置を用い、Ｃ源ガスとしてＣ2Ｈ2を、Ｓｉ源ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2を、Ｇｅ源ガスとＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4を供給してＳｉ1-xＧｅxＣ混晶（炭化珪素系混晶）を作製する場合を中心に説明する。
【００１７】
図１に示すように、ＣＶＤ装置は、不図示の水素ボンベから水素ガスが供給されると共にガス中の不純物を取り除く水素純化器１１と水素純化器１１に接続されたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１２および圧力調整弁Ｖ１を備える供給管３０とで構成された水素ガス供給系、水素希釈したＳｉＨ2Ｃｌ2ガスボンベ１５と圧力調整弁Ｖ２、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１３およびガス流切替え弁Ｖ３を備える供給管３１とで構成されたＳｉ源ガス供給系、水素希釈したＣ2Ｈ2ガスボンベ１６と圧力調整弁Ｖ４、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１４およびガス流切替え弁Ｖ５を備える供給管３２とで構成されたＣ源ガス供給系、並びに、Ｍ源ガス〔ここではＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4〕を充填したステンレス製のバブラー容器１８と、供給管３０およびバブラー容器１８を連通し、バブラー容器１８へのキャリアガスを制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１７を備えた供給管３３と、一端でバブラー容器１８と接続され、バブラー容器１８の内圧を調整する圧力調整弁Ｖ６およびガス流切替え弁Ｖ７を備えた配管３４とで構成されたＭ源ガス供給系を備えている。バブラー容器１８は、恒温槽１９で覆われており、容器温度の制御が行なえるようになっている。
【００１８】
供給管３０、３１および３２並びに配管３４は各々、さらに配管を介してＳｉ1-xＧｅxＣ混晶を作製するための石英反応管２０の一端において連通されており、石英反応管２０の他端には、石英反応管２０の内圧を調整するバルブＶ８および排気ポンプ２２が取り付けられた排出管２４が接続されている。
【００１９】
石英反応管２０は、石英壁で構成された内部中空の管状体であり、管内部には基板を保持するための図示しないグラファイト製基板ホルダー（サセプタ）が設けられている。この石英反応管２０の外側には、高周波加熱装置２１が併設されており、管外壁を介して内部を誘導加熱できるようになっている。加熱は、１１００〜１８００℃の範囲内で好適に行なうことができる。
【００２０】
また、ガス流切替え弁Ｖ３、Ｖ５、Ｖ７には、一端に排出ポンプ２３が取り付けられた排出管２５の分岐端が接続されており、不図示のＰＣ（パーソナルコンピュータ）による自動制御によってガス流切替え弁が自動的に切り替えられることにより、各ガス供給系が排出管２５と連通するように切り替えられ、排出管２５から外部に排出できるようになっている。
【００２１】
ＣＶＤ装置を起動すると、Ｓｉ源ガス供給系とバブラー容器１８を備えたＭ源ガス供給系とから、図２に示すように、分圧ｐSiと分圧ｐGeとの差の大きい条件１（比率ｐSi／ｐGeが大きい条件）で各ガスが供給される。具体的には、Ｃ源ガスとしてＣ2Ｈ2ガスを、分圧ｐSi、分圧ｐGeよりも高い一定の分圧で供給を開始すると共に、分圧ｐGeに対する分圧ｐSiを大きくしてＳｉＨ2Ｃｌ2とＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4とを同時に供給する。
【００２２】
条件１の時間経過後、Ｃ2Ｈ2ガスの供給を前記同様に一定分圧で継続すると共に、分圧ｐSiと分圧ｐGeとの差の小さい条件２（比率ｐSi／ｐGeが小さい条件）に切り替えて各ガスが供給される。具体的には、分圧がｐSi＞ｐGeの範囲内で、分圧ｐSiを下げると共に分圧ｐGeを高め、分圧ｐGeと分圧ｐSiとの分圧差を小さくしてＳｉＨ2Ｃｌ2とＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4との供給を行なう。分圧ｐSiを小さくすることにより、Ｇｅの取り込み効率を向上させることができる。
【００２３】
この場合、交互供給を行なう条件１および条件２の繰返間隔、すなわち各条件の継続時間を長くしたときには、Ｇｅの取り込み量の少ない層と多い層とが交互に形成されるが、繰返間隔（継続時間）を充分に短くすることにより、相互拡散を起こして取り込み量の均一な単一の層を形成することが可能である。
【００２４】
そして、条件２の時間経過後は、上記と同様にして条件１と条件２とが交互に繰り返し行なわれる。条件１と条件２とを交互に繰り返す期間は、目的や形成しようとする膜の性状等に応じて適宜選択することができる。上記において、条件１の継続時間は０．１〜６０秒が好ましく、条件２の継続時間は０．１〜６０秒が好ましい。条件１の継続時間と条件２の継続時間とは、同一時間としてもよいし、いずれか一方が他方より長くなるようにしてもよい。
【００２５】
Ｃ源ガスとしては、Ｃ2Ｈ2ガス以外に、ＣＨ4、Ｃ3Ｈ8、Ｃ2Ｈ4、ＣＣｌ4などのガスが好適である。
【００２６】
Ｓｉ源ガスとしては、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス以外に、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、ＳｉＨ3ＣＨ3、ＳｉＨ（ＣＨ3）3などのガスが好適である。
【００２７】
Ｇｅ源ガスとしては、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4以外に、ＧｅＨ4、ＧｅＨ（ＣＨ3）3などのガスが好適であり、中でも、有機金属化合物（特にＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4、ＧｅＨ（ＣＨ3）3など）のガスがより好ましい。
【００２８】
上記では、条件１における分圧ｐGeを、条件２における分圧ｐSiを各々ある程度保ち、ＳｉＣ結晶内にＧｅ、Ｓｉがいずれも含有されるように制御して供給を行なうようにしたが、必ずしもこれらの分圧を保つ必要はなく、条件１では分圧ｐGeが実質的に０（ゼロ）となる条件とし、条件２では分圧ｐSiが実質的に０（ゼロ）となる条件として行なってもよい。つまり、実質的にＳｉ源ガスとＧｅ源ガスとを交互に切り替えて供給するようにすることで、ＧｅのＳｉＣ結晶中への取り込みが更に容易になり、Ｓｉ源ガスおよびＧｅ源ガスの総供給比に近い組成比を有するＳｉ1-xＧｅxＣ混晶を得ることができる。
【００２９】
また、図２に示すように、条件２ではＧｅ源ガスの分圧ｐGeを高めているが、条件２において分圧ｐGeを高めると共に、Ｃ源ガスの分圧ｐCも高めることによって、Ｇｅ−Ｃ結合の形成を促進でき、ＳｉＣ結晶へのＧｅの取り込みをより容易に行なえる。分圧ｐGeを高める場合、Ｃ源ガスの分圧ｐCの高める程度（割合）はｐC（条件２）／ｐC（条件１）＝２〜４とするのが効果的である。
【００３０】
本実施形態では、条件１と条件２とを交互に繰り返して行なうようにしたが、条件１及び条件２の２条件を繰り返す以外に、目的等に応じて３条件以上を繰り返し行うようにしてもよい。
【００３１】
（第２実施形態）
本発明の炭化珪素系混晶の製造方法の第２実施形態を図２を参照して説明する。本実施形態は、第１実施形態で用いたＭ源ガス（Ｇｅ源ガス）をＳｎ源ガスに代えて供給し、Ｓｉ1-xＳｎxＣ混晶（炭化珪素系混晶）を作製するようにしたものである。
【００３２】
なお、Ｃ源ガスおよびＳｉ源ガスは第１実施形態で使用したものを用いることができ、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３３】
本実施形態では、図１に示すＣＶＤ装置を用いて、バブラー容器１８を備えたＭ源ガス供給系から、Ｓｎ源ガスとしてＳｎ（ＣＨ3）4を、図２に示すように第１実施形態と同様にして、分圧ｐSiと分圧ｐSnとの差の大きい条件１（比率ｐSi／ｐSnが大きい条件）と、分圧ｐSiと分圧ｐSnとの差の小さい条件２（比率ｐSi／ｐSnが小さい条件）とを繰り返して供給する。
【００３４】
具体的には、Ｃ源ガスとしてＣ2Ｈ2ガスを、分圧ｐSi、分圧ｐSnよりも高い一定の分圧で供給を開始すると共に、分圧ｐSnに対する分圧ｐSiを大きくしてＳｉＨ2Ｃｌ2とＳｎ（ＣＨ3）4とを同時に供給し、条件１の時間経過後、分圧がｐSi＞ｐSnの範囲内で、分圧ｐSiを下げると共に分圧ｐSnを高め、分圧ｐSnと分圧ｐSiとの分圧差を小さくしてＳｉＨ2Ｃｌ2とＳｎ（ＣＨ3）4との供給を行なう。
【００３５】
第１実施形態の場合と同様、交互供給を行なう条件１および条件２の繰返間隔（継続時間）を長くしたときには、Ｓｎの取り込み量の少ない層と多い層とが交互に形成されるが、繰返間隔（継続時間）を充分に短くすることにより相互拡散を起こして取り込み量の均一な単一の層を形成することができる。条件１の継続時間と条件２の継続時間とは、同一時間としてもよいし、いずれか一方が他方より長くなるようにしてもよい。
【００３６】
また、第１実施形態でＭ源ガスとしてＧｅ源ガスを供給する場合と同様に、条件２では、分圧ｐSnを高めると共に、Ｃ源ガスの分圧ｐCも高めることによって、Ｓｎ−Ｃ結合の形成を促進でき、ＳｉＣ結晶へのＳｎの取り込みをより容易に行なえる。分圧ｐSnを高める場合、分圧ｐSnに対するＣ源ガスの分圧ｐCの高める程度（割合）は、ｐC（条件２）／ｐC（条件１）＝２〜４とするのが効果的である。
【００３７】
Ｓｎ源ガスとしては、ＳｎＨ4、Ｓｎ（ＣＨ3）4、Ｓｎ（Ｃ2Ｈ5）4、ＳｎＨ（ＣＨ3）3などのガスが好適であり、中でも、有機金属化合物（特にＳｎ（ＣＨ3）4、Ｓｎ（Ｃ2Ｈ5）4、ＳｎＨ（ＣＨ3）3など）のガスがより好ましい。
【００３８】
上記では、条件１における分圧ｐSnを、条件２における分圧ｐSiを各々ある程度保ち、ＳｉＣ結晶内にＳｎ、Ｓｉがいずれも含有されるように制御して供給を行なうようにしたが、必ずしもこれらの分圧を保つ必要はなく、条件１では分圧ｐSnが実質的に０（ゼロ）となる条件とし、条件２では分圧ｐSiが実質的に０（ゼロ）となる条件として行なってもよい。つまり、実質的にＳｉ源ガスとＳｎ源ガスとを交互に切り替えて供給するようにすることで、ＳｎのＳｉＣ結晶中への取り込みが更に容易になり、Ｓｉ源ガスおよびＳｎ源ガスの総供給比に近い組成比を有するＳｉ1-xＳｎxＣ混晶を得ることができる。
【００３９】
本実施形態においても、上記のように分圧ｐSiと分圧ｐSnとの比率を交互に繰り返して行なうことによって、ＳｉＣ結晶中にＳｎを容易に取り込んでＳｉ1-xＳｎxＣ混晶の組成を制御することができる。
【００４０】
上記の各実施形態においては、Ｃ源ガスの分圧ｐCを一定にし、この状態でＳｉ源ガスの分圧ｐSiとＧｅ源ガスの分圧ｐGeまたはＳｎ源ガスの分圧ｐSnとの比率を交互に繰り返し変化させるようにしたが、Ｃ源ガスの分圧ｐCを一定するのではなく、分圧ｐSiと分圧ｐGeまたはＳｎ源ガスの分圧ｐSnとの比率を既述の条件１および条件２にて交互に変化させつつ、条件１では分圧ｐCを低くし、条件２では分圧ｐCを高くするように交互に繰り返して供給を行なう形態も好適である。
【００４１】
このとき、条件１における分圧ｐGeまたは分圧ｐSnを、条件２における分圧ｐSiを各々ある程度保ち、ＳｉＣ結晶内にＧｅもしくはＳｎとＳｉとが含有されるように供給を行なってもよいし、条件１では分圧ｐGeまたは分圧ｐSnが実質的に０（ゼロ）となる条件とし、条件２では分圧ｐSiが実質的に０（ゼロ）となる条件として行なうようにしてもよい。これにより、既述したように、ＳｎまたはＧｅのＳｉＣ結晶中への取り込みが更に容易になり、Ｓｉ源ガスおよびＳｎ源ガスもしくはＧｅ源ガスの総供給比に近い組成比を有するＳｉ1-xＳｎxＣ混晶またはＳｉ1-xＧｅxＣ混晶を得ることができる。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４３】
（実施例１）：Ｓｉ1-xＧｅxＣ混晶
−ＣＶＤ装置の準備−
まず、図１に示す構成と同様にして構成されたＣＶＤ装置を準備した。
【００４４】
−Ｓｉ1-xＧｅxＣ混晶の作製−
市販の８°オフＳｉ面４Ｈ−ＳｉＣ（0001）基板（以下、ＳｉＣ基板と称する。）を用意し、これを洗浄してＣＶＤ装置の石英反応管２０の内部に設置した。洗浄は、アセトンまたはエタノール（有機溶剤）を用いて第１次洗浄を行なった後、フッ酸エッチング、純粋洗浄を行ない、さらに窒素ガスを吹き付けて乾燥させて行なった。
【００４５】
次に、ＣＶＤ装置を起動し、ＳｉＣ基板が設置された石英反応管２０に、水素ガス供給系から水素ガスを供給して水素ガス雰囲気とし、水素ガス雰囲気中、圧力１．３３×１０3Ｐａ（１０ｔｏｒｒ）で３０分間かけて１６５０℃まで昇温した。
【００４６】
その後、石英反応管２０内を１６５０℃に保持したまま、Ｓｉ源ガス供給系、Ｃ源ガス供給系、Ｍ源ガス供給系から、図３に示すように、Ｃ2Ｈ2ガスを一定の分圧ｐCで供給しながら、条件１および条件２によるＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4ガスとの交互供給を２時間継続し、ＳｉＣ基板上にＳｉＧｅＣ薄膜を成長させた。なお、条件１および条件２の詳細は下記の通りである。薄膜成長を終了した後、Ｈ2ガスとＣ2Ｈ2ガスとの供給を継続しながら温度を低下させた。
【００４７】
〔条件１〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．０６５sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０．１３sccm、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4＝０．０２sccmの成分条件にて５秒間
〔条件２〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．０６５sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０sccm、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4＝０．０２sccmの成分条件にて５秒間
【００４８】
−評価１−
得られたＳｉＧｅＣ薄膜について、膜性状およびＧｅ組成比の評価を行なった。
１．膜性状
ＳｉＧｅＣ薄膜の膜面は鏡面状態であり、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により断面観察して測定した膜厚は約２μｍであった。ＳｉＧｅＣ薄膜を反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）により回折パターンを評価したところ、回折パターンはスポット状であり、エピタキシャル成長が確認された。また、ラマン分光測定法により、３Ｃ構造の結晶が混入されていない４Ｈ構造であることが確認された。
【００４９】
２．Ｇｅ組成比
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、結晶薄膜のＳｉとＧｅとの定量分析を行なった。その結果、Ｇｅ組成比は１．８atomic％であった。また、本実施形態において、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4ガスの温度を一定に保ってキャリアガス量を変化させ、キャリアガス量（Ｃ2Ｈ2ガスの量）の変化に対するＧｅ組成比（atomic％）の変化をプロットした。プロットした結果を図４に示す。図４に示すように、Ｇｅ組成比はキャリアガス量の増加にしたがって直線的に増加しており、Ｇｅ組成の精密制御が可能であった。
【００５０】
（実施例２）：Ｓｉ1-xＳｎxＣ混晶
実施例１において、Ｍ源ガス（Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4ガス）をＳｎ（ＣＨ3）4ガスに代えると共に、条件１および条件２を下記に示す条件３および条件４に各々変更し、図５に示すように供給を行なったこと以外、実施例１と同様にして、ＳｉＣ基板上にＳｉＳｎＣ薄膜を成長させた。なお、条件３および条件４の詳細は下記の通りである。
【００５１】
〔条件３〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．０６５sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０．１３sccm、Ｓｎ（ＣＨ3）4＝０sccmの成分条件にて５秒間
〔条件４〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．０６５sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０sccm、Ｓｎ（ＣＨ3）4＝０．０４sccmの成分条件にて５秒間
【００５２】
−評価２−
得られたＳｉＳｎＣ薄膜について、膜性状およびＳｎ組成比の評価を行なった。
１．膜性状
ＳｉＳｎＣ薄膜の膜面は鏡面状態であり、実施例１と同様にして測定した膜厚は約２μｍであった。ＳｉＳｎＣ薄膜を反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）により回折パターンを評価したところ、回折パターンはスポット状であり、エピタキシャル成長が確認された。また、ラマン分光測定法により、３Ｃ構造の結晶が混入されていない４Ｈ構造であることが確認された。
【００５３】
２．Ｓｎ組成比
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、結晶薄膜のＳｉとＳｎとの定量分析を行なった。その結果、Ｓｎ組成比は１．５atomic％であった。
【００５４】
（実施例３）：Ｓｉ1-xＧｅxＣ混晶
実施例１において、分圧ｐCを一定にした状態で相対的に分圧ｐSiとｐGeとの比率を一定間隔で交互に変化させる制御を、分圧ｐCをも変化させて行なうようにすると共に、条件１および条件２を下記に示す条件５および条件６に各々変更し、図６に示すように供給を行なったこと以外、実施例１と同様にして、ＳｉＣ基板上にＳｉＧｅＣ薄膜を成長させた。なお、条件５および条件６の詳細は下記の通りである。
【００５５】
〔条件５〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．０５sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０．１３sccm、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4＝０．０２sccmの成分条件にて５秒間
〔条件６〕Ｈ2＝５００sccm、Ｃ2Ｈ2＝０．１０sccm、ＳｉＨ2Ｃｌ2＝０sccm、Ｇｅ（Ｃ2Ｈ5）4＝０．０２sccmの成分条件にて５秒間
【００５６】
−評価３−
得られたＳｉＧｅＣ薄膜について、膜性状およびＧｅ組成比の評価を行なった。
１．膜性状
ＳｉＧｅＣ薄膜の膜面は鏡面状態であり、実施例１と同様にして測定した膜厚は約２μｍであった。ＳｉＧｅＣ薄膜を反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）により回折パターンを評価したところ、回折パターンはスポット状であり、エピタキシャル成長が確認された。また、ラマン分光測定法により、３Ｃ構造の結晶が混入されていない４Ｈ構造であることが確認された。
【００５７】
２．Ｇｅ組成比
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により、結晶薄膜のＳｉとＧｅとの定量分析を行なった。その結果、Ｇｅ組成比は２．５atomic％であった。Ｇｅ源ガスであるＧｅ（Ｃ2Ｈ5）4の供給量（分圧ｐGe）が同じである実施例１との比較において、Ｇｅ組成比が１．８atomic％であった実施例１に対して、Ｃ源ガスであるＣ2Ｈ2の供給量（分圧ｐC）を一定間隔で交互に変化させるようにした結果、ＳｉＣ結晶中へのＧｅの取り込みを約３０％増加させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施形態で用いたＣＶＤ装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１および第２実施形態におけるＣ源ガス、Ｓｉ源ガスおよびＧｅ源ガスの供給タイミングを示す説明図である。
【図３】実施例１でのＣ源ガス、Ｓｉ源ガスおよびＧｅ源ガスの供給タイミングを示す説明図である。
【図４】キャリアガス流量とＧｅ濃度との関係を示す関係図である。
【図５】実施例２でのＣ源ガス、Ｓｉ源ガスおよびＳｎ源ガスの供給タイミングを示す説明図である。
【図６】実施例３でのＣ源ガス、Ｓｉ源ガスおよびＧｅ源ガスの供給タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１５…ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスボンベ
１６…Ｃ2Ｈ2ガスボンベ
１８…Ｍ源ガスを充填したバブラー容器
２０…石英反応管
【図１】
2007066982.tif 000003
【図２】
2007066982.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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